Nitrofurans egenskaper, verkningsmekanism och klassificering

De nitrofuraner De är kemiska föreningar av syntetiskt ursprung med bredspektrumantimikrobiella funktioner. Dessa används ofta för att kontrollera bakterieinfektioner hos djur som uppföds för kommersiella intressen..

För närvarande finns det en noggrann kontroll av deras användning, eftersom det har visat sig att de är potentiellt cancerframkallande och mutagena för DNA inuti humana celler.

Dess användning som förebyggande och terapeutisk behandling hos djur som uppföds för livsmedelsproduktion och köttkonsumtion har till och med varit förbjuden. Europeiska unionen kontrollerar och inspekterar förekomsten av nitrofuranbaserade antibiotika i kött, fisk, räkor, mjölk och ägg.

De första rapporterna om den antibakteriella effekten av nitrofuraner och deras derivat går tillbaka till 1940-talet. Det var 1944 då de på grund av sin antimikrobiella verkan började användas intensivt vid beredning av tvålar, topikaler, deodoranter, antiseptika etc..

Även om det finns en stor mängd skriftlig litteratur om nitrofuraner och deras derivat, är lite känt om verkningsmekanismen för dessa föreningar, även om metaboliterna av nitrofuraner har visat sig vara mer giftiga än de ursprungliga föreningarna själva..

Artikelindex

• 1 Egenskaper hos nitrofuraner
• 2 Verkningsmekanismer
• 3 Klassificering
• 4 Nitrofuran-metaboliter
• 5 Referenser

Egenskaper hos nitrofuraner

Dessa föreningar kännetecknas av en heterocyklisk ring bestående av fyra kolatomer och ett syre; substituenterna är en azometengrupp (-CH = N-) som är bunden till kol 2 och en nitrogrupp (NO2) som är bunden till kol 5.

Dodd och Stillmanl, 1944, testade 42 furanderivat, upptäckte att nitrofurazon (den första nitrofuran) innehöll azometin-gruppen (-CH = N-) som en sidokedja, denna förening visade sig vara mycket effektiv som en antimikrobiell kemikalie vid applicering aktuell.

Dessutom hävdade Dodd och Stillmanl att ingen av nitrofuranföreningarna hittades i naturen. Idag fortsätter det att vara fallet, alla nitrofuraner syntetiseras syntetiskt i laboratoriet.

Nitrofuraner definierades ursprungligen som kemoterapeutiska föreningar, eftersom de kontrollerade bakterieinfektioner och uppenbarligen inte "skadade" patienten som intog dem.

Mellan 1944 och 1960 syntetiserades mer än 450 föreningar som liknade nitrofurazon och studerades för att bestämma deras antimikrobiella egenskaper, men för närvarande används endast sex kommersiellt, dessa är:

- Nitrofurazon

- Nifuroxim

- Guanofurazinhydroklorid

- Nitrofurantoin

- Furazolidon

- Panazona

De flesta av dessa föreningar är dåligt lösliga i vatten och vissa är endast lösliga i syralösningar genom bildning av salter. De är emellertid alla lättlösliga i polyetylenglykoler och i dimetylformamid..

Handlingsmekanismer

Det sätt på vilket nitrofuraner verkar inuti organismer är för närvarande inte väl förstått, även om det har föreslagits att deras verkningsmekanism har att göra med nedbrytningen av nitrofuranringen.

Detta bryts ner och separeras inom de medicinerade individerna. Grenade nitrogrupper färdas genom blodomloppet och inbäddas genom kovalenta bindningar i vävnader och cellväggar hos bakterier, svampar och andra patogener..

Eftersom dessa föreningar metaboliseras snabbt i kroppen efter intag bildar de dessutom metaboliter som binder till vävnadsproteiner och skapar instabilitet och svaghet i strukturen för patientens inre vävnader och patogenen..

Föreningarna och olika derivat av nitrofuraner uppvisar en varierande effektivitet för varje art av bakterier, protozo och svamp. Men vid låga koncentrationer fungerar de flesta nitrofuraner som bakteriostatiska föreningar..

Trots att de är bakteriostatiska blir de bakteriedödande när föreningarna appliceras i något högre koncentrationer. Vissa är till och med bakteriedödande i minimala hämmande koncentrationer.

Nitrofuraner har förmågan att överföra på ett återstående sätt till sekundära arter, vilket demonstrerades genom följande experiment:

Griskött behandlades med nitrofuraner märkta med kol 14 (C14). En grupp råttor matades sedan ut detta kött och därefter fann man att cirka 41% av den totala mängden nitrofuraner märkta och administrerade till köttet var inne i råttorna..

Klassificering

Nitrofuraner klassificeras vanligtvis i två klasser: klass A och klass B.

Klass A innefattar de enklaste nitrofuraner som representeras av vad som är känt som "formel I", där R-grupperna är alkyl-, acyl-, hydroxialkyl- eller karboxylgrupper, tillsammans med estrar och vissa derivat..

Vissa föreningar av klass A eller "formel I" är: nitrofuraldehyder och deras diacetater, metylnitrofurylketon, nitrosilvan (5-nitro-2-metylfuran), nitrofurfurylalkohol och dess estrar och andra föreningar med liknande struktur.

I klass B är grupperade derivat av vanliga karbonyler såsom semikarbazon, oxim och de mer komplexa analoger som hittills har framställts i laboratorier. Dessa föreningar kallas "formel II".

Båda klasserna har en markant antimikrobiell aktivitet in vitro, men vissa medlemmar i klass B har bättre aktivitet in vivo att någon av föreningarna som tillhör klass A.

Nitrofuran-metaboliter

Den farmakologiska användningen av nitrofuraner förbjöds av Europeiska unionen, även om nitrofuraner och deras derivat snabbt assimileras av metabolismen hos patienter, genererar de en serie stabila metaboliter som binder till vävnader och är potentiellt toxiska..

Dessa metaboliter släpps lätt ut på grund av lösligheten av nitrofuraner vid sura pH-värden..

Sålunda producerar syrahydrolysen som uppträder i magen hos djur och patienter som behandlas med nitrofuraner många reaktiva metaboliter som är kapabla att binda kovalent till vävnadsmakromolekyler, såsom proteiner, lipider, bland andra..

Hos alla livsmedelsproducerande djur har dessa metaboliter en mycket lång halveringstid. När de konsumeras som mat kan dessa metaboliter frigöras eller, om så inte är fallet, deras sidokedjor.

Noggranna tester av livsmedel av animaliskt ursprung utförs för närvarande med högpresterande vätskekromatografi (namn härledd från engelska Högpresterande vätskekromatografi) för att detektera minst 5 av nitrofuranmetaboliterna och deras derivat, dessa är:

- 3-amino-2-oxazolidinon

- 3-amino-5-metylmorfolino-2-oxazolidinon

- 1-aminohydantoin

- Semikarbazid

- 3,5-dinitrosalicylsyrahydrazid

Alla dessa föreningar som frigörs som metaboliter av nitrofurankemiska reagenser är potentiellt cancerframkallande och mutagena för DNA. Dessutom kan dessa föreningar frigöra sina egna metaboliter under syrahydrolys..

Detta innebär att varje förening är en potentiellt toxisk metabolit för individen efter syrahydrolys i magen..

Referenser

1. Cooper, K. M., & Kennedy, D. G. (2005). Nitrofuran-antibiotiska metaboliter upptäcktes i delar per miljon koncentrationer i näthinnan hos grisar - en ny matris för förbättrad övervakning av nitrofuranmissbruk. Analytiker, 130 (4), 466-468.
2. EFSA-panelen om föroreningar i livsmedelskedjan (CONTAM). (2015). Vetenskapligt yttrande om nitrofuraner och deras metaboliter i livsmedel. EFSA Journal, 13 (6), 4140.
3. Hahn, F. E. (red.). (2012). Verkningsmekanism av antibakteriella medel. Springer Science & Business Media.
4. Herrlich, P., & Schweiger, M. (1976). Nitrofuraner, en grupp syntetiska antibiotika, med ett nytt verkningssätt: diskriminering av specifika messenger-RNA-klasser. Proceedings of the National Academy of Sciences, 73 (10), 3386-3390.
5. McCalla, D. R. (1979). Nitrofuraner. In Mechanism of Action of Antibacterial Agents (s. 176-213). Springer, Berlin, Heidelberg.
6. Miura, K., & Reckendorf, H. K. (1967). 6 Nitrofuraner. Pågår inom medicinsk kemi (Vol. 5, s. 320-381). Elsevier.
7. Olive, P. L., & McCalla, D. R. (1975). Skada på däggdjurscell-DNA av nitrofuraner. Cancerforskning, 35 (3), 781-784.
8. Paul, H. E., Ells, V. R., Kopko, F., & Bender, R. C. (1959). Metabolisk nedbrytning av nitrofuraner. Journal of Medicinal Chemistry, 2 (5), 563-584.
9. Vass, M., Hruska, K., & Franek, M. (2008). Nitrofuran-antibiotika: en översyn av ansökan, förbud och restanalys. Veterinärmedicin, 53 (9), 469-500.